Η ΣΩΣΤΗ ΕΠΙΛΟΓΗ ΚΑΙ ΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΣΕ ΕΝΑΝ ΧΩΡΟ ΣΥΜΒΑΛΛΕΙ ΣΤΗ ΜΕΙΩΣΗ ΤΗΣ ΑΝΤΗΧΗΣΗΣ ΚΑΙ ΤΟΥ ΘΟΡΥΒΟΥ, ΕΞΑΣΦΑΛΙΖΟΝΤΑΣ ΑΚΟΥΣΤΙΚΗ ΑΝΕΣΗ
Η ακουστική παίζει κρίσιμο ρόλο στη δημιουργία άνετων και λειτουργικών χώρων. Τα ηχομονωτικά υλικά, όπως οι ορυκτοβάμβακες, το αφρώδες πολυαιθυλένιο και τα ηχομονωτικά πετάσματα, χρησιμοποιούνται για την επίτευξη κατάλληλων ακουστικών συνθηκών ανάλογα με τη χρήση του χώρου, τη συχνότητα και το είδος του θορύβου, που υπάρχει. Αυτά τα υλικά χρησιμοποιούνται για να απορροφούν, να απομειώνουν, να ανακλούν ή να διαχέουν τον ήχο, μειώνοντας έτσι τον ανεπιθύμητο θόρυβο και βελτιώνοντας την ποιότητα του ήχου σε εσωτερικούς χώρους.
Βασικά στοιχεία ακουστικού σχεδιασμού
Για τον ακουστικό σχεδιασμό ενός χώρου λαμβάνεται υπόψη η χρήση του, η μέγιστη επιτρεπόμενη στάθμη θορύβου στους γειτονικούς χώρους, καθώς και η ποιότητα του ήχου, που φτάνει στον τελικό ακροατή. Η ακουστική ενός χώρου ελέγχεται με υλικά που κάνουν ηχοαπορρόφηση, ανάκλαση, διάχυση του ήχου αλλά και ηχομόνωση. Ηχομονωτικά υλικά χρησιμοποιούνται για την παρεμπόδιση διάδοσης θορύβου από τους γειτονικούς χώρους στον εξεταζόμενο χώρο και αντιστρόφως είτε μέσω του αέρα (αερόφερτος ήχος) είτε μέσω της ίδιας της κατασκευής (κτυπογενής ήχος). Έτσι, προκύπτουν απαιτήσεις για ηχομόνωση στους τοίχους και στο δάπεδο.
και τη βελτίωση της ακουστικής. | Πηγή: Fluffo Glass Panel
Η διεύθυνση διάδοσης του ήχου ελέγχεται με την κατάλληλη επιλογή των υλικών. Σε συνεδριακούς και συναυλιακούς χώρους επιδιώκεται η διάδοση του ήχου από τη σκηνή προς τους θεατές, τοποθετώντας ηχοαπορροφητικά υλικά πίσω από το κοινό και ανακλαστικά υλικά στην οροφή και πίσω από τη σκηνή. Αντιθέτως, σε χώρους ανοιχτής κάτοψης, π.χ. βιβλιοθήκες, τοποθετούνται ηχοαπορροφητικά υλικά στις ψευδοροφές και μοκέτες στα δάπεδα για να παρεμποδιστεί η διάδοση του ήχου εντός του χώρου. Η ποιότητα του ήχου σε έναν χώρο εξαρτάται από τον χρόνο αντήχησης, δηλαδή από τον χρόνο που απαιτείται για να μειωθεί η ένταση του ήχου κατά 60 dB.
Χαμηλός χρόνος αντήχησης σημαίνει ότι ο ήχος διασπείρεται και απορροφάται γρήγορα μέσα σ’ έναν χώρο, μειώνοντας τη διάρκεια και την ένταση της αντήχησης. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να γίνεται η ομιλία πιο ευκρινής και κατανοητή από τους ακροατές, κάτι που είναι σημαντικό στοιχείο σε αίθουσες διδασκαλίας ή συνεδριάσεων. Επιπλέον, οι χώροι με χαμηλό χρόνο αντήχησης είναι πιο άνετοι / ανεκτοί ακουστικά, καθώς μειώνεται η συνολική στάθμη του θορύβου και αποφεύγεται το φαινόμενο της “ηχούς”, που προκαλεί κόπωση και ενόχληση.
Αντιθέτως, υψηλός χρόνος αντήχησης επιδιώκεται σε συναυλιακούς χώρους ή σε χώρους λατρείας, καθώς η αντήχηση συμβάλλει στη δημιουργία κλίματος κατάνυξης και ενισχύει το τελικό μουσικό αποτέλεσμα. Λόγω φαινομένων συντονισμού, διάφορα στοιχεία του χώρου σχηματίζουν δευτερογενείς ηχητικές πηγές κατά την ηχητική διέγερσή τους από τα πρωτογενή ηχητικά κύματα της πηγής, παράγοντας επιπλέον θόρυβο. Στον ακουστικό σχεδιασμό του χώρου εντοπίζονται αυτά τα στοιχεία, τα οποία και απομονώνονται ή ηχομονώνονται με κατάλληλα υλικά.
Υλικά ηχοαπορρόφησης
Η ηχοαπορρόφηση στηρίζεται στη μείωση της ενέργειας των ηχητικών κυμάτων, εφαρμόζεται σε όλο το φάσμα των ακουστικών συχνοτήτων αλλά είναι πιο αποτελεσματική στις υψηλές συχνότητες (άνω των 150 Hz). Για την ηχοαπορρόφηση χρησιμοποιούνται διάφορα υλικά για την κατασκευή διατάξεων ανάλογα με τις ακουστικές προδιαγραφές του χώρου και τις απαιτήσεις σε πυροπροστασία. Ο πετροβάμβακας, ο υαλοβάμβακας και το ξυλόμαλλο χρησιμοποιούνται ευρέως λόγω της υψηλής ηχο-απορροφητικής και ηχομονωτικής τους ικανότητας αλλά και της πυραντίστασής τους. Αυτά τα υλικά τοποθετούνται είτε απευθείας στους τοίχους και στην οροφή στο εσωτερικό του δωματίου είτε σε ηχοαπορροφητικά πετάσματα είτε σε πλάκες ψευδοροφής με στόχο τη μείωση της ανακλασιμότητας των επιφανειών και του χρόνου αντήχησης του δωματίου.
για τη μείωση της αντήχησης και της στάθμης θορύβου. | Πηγή: Western Noise Control
Επιπλέον, τοποθετούνται στις ακμές των τοίχων και των δοκών, ώστε να μειωθεί η ανακλασιμότητά τους και η παραγωγή δευτερογενούς θορύβου σ’ αυτές τις περιοχές. Η εξωτερική πλευρά των πετασμάτων ηχοαπορρόφησης με τα παραπάνω υλικά καλύπτεται με ηχομονωτικό ύφασμα ή σφραγίζεται με κάποιο κονίαμα για την αύξηση της αντοχής τους σε απότριψη, αφού η παραγόμενη σκόνη, λόγω της φθοράς τους από το χρόνο, ενδέχεται να δημιουργήσει αναπνευστικά προβλήματα στους χρήστες του κτιρίου. O πετροβάμβακας είναι πιο εύκαμπτος και υφίσταται έντονο ερπυσμό σε σύγκριση με τον υαλοβάμβακα και το ξυλόμαλλο και συχνά συνδυάζεται με κάποιου είδους μεταλλικό πλαίσιο για την υποστήριξή του. Σε χώρους ηχογράφησης, χρησιμοποιούνται πλάκες από αφρώδες πολυαιθυλένιο (ηχομονωτικός αφρός), που συνήθως έχουν προεξοχές, επιτυγχάνοντας παράλληλα και διάχυση των ηχητικών κυμάτων. Αυτό το υλικό είναι ελαφρό, έχει χαμηλότερο κόστος από τον πετροβάμβακα και απορροφά πιο αποδοτικά τις χαμηλές συχνότητες του θορύβου.
Η αντίδραση αυτού του υλικού στη φωτιά ποικίλλει ανάλογα με τον τρόπο παραγωγής του και πρέπει να ελέγχεται η συμμόρφωσή του με τον κανονισμό παθητικής πυροπροστασίας. Σε θέατρα και συνεδριακούς χώρους τοποθετούνται ηχοαπορροφητικές κουρτίνες και μοκέτες. Σ’ αυτές τις περιπτώσεις, απαιτείται σχολαστικός και τακτικός καθαρισμός τους για να την αποφυγή ανάπτυξης μικροοργανισμών και συγκέντρωσης σκόνης, που ενδέχεται να προκαλέσουν αλλεργίες και αναπνευστικά προβλήματα στους χρήστες του χώρου. Οι ηχομονωτικές κουρτίνες είναι κατασκευασμένες από βαριά υφάσματα με υψηλή ηχοαπορροφητική ικανότητα, όπως βελούδο, πολυεστέρας ή ειδικά υφάσματα και συχνά έχουν εσωτερική επένδυση με ένα ηχομονωτικό υλικό. Αυτές οι κουρτίνες είναι συνήθως παχύτερες και βαρύτερες από τις συμβατικές, ώστε να απορροφούν πιο αποτελεσματικά την ηχητική ενέργεια και απαιτούνται ειδικά στηρίγματα λόγω του αυξημένου βάρους τους. Συχνά χρησιμοποιούνται ως προσωρινά διαχωριστικά ενός ευρύτερου χώρου είτε για ηχομόνωση είτε για να βελτιωθεί ο χρόνος αντήχησης του χώρου, συμβάλλοντας ταυτοχρόνως και στην αισθητική του. Οι ηχοαπορροφητικές μοκέτες είναι εξαιρετικά αποτελεσματικές στη βελτίωση της ακουστικής ποιότητας και στη μείωση του θορύβου σε έναν χώρο.
Κατασκευασμένες από υλικά υψηλής ποιότητας όπως νάιλον ή μαλλί και συχνά διαθέτοντας ειδικό υπόστρωμα, απορροφούν τους ήχους των βημάτων και μειώνουν την αντήχηση. Οι παχιές και πυκνές ίνες τους προσφέρουν ηχοαπορροφητική ικανότητα, καθιστώντας τες ιδανικές για οικιακούς και επαγγελματικούς χώρους, όπως γραφεία και εκπαιδευτικά ιδρύματα. Οι ηχοαπορροφητικές μοκέτες συμβάλλουν στη θερμομόνωση και διατίθενται σε ποικιλία χρωμάτων και σχεδίων, συμβάλλοντας και στην αισθητική του χώρου. Τα ηχοπροστατευτικά διαχωριστικά χρησιμοποιούνται για τη βελτίωση της ακουστικής ποιότητας και τη μείωση του θορύβου σε διάφορους χώρους, προσφέροντας ευελιξία και προσαρμοστικότητα. Κατασκευασμένα από ηχοαπορροφητικά υλικά όπως υαλοβάμβακας, αφρός πολυουρεθάνης και φελλός, απορροφούν τους ανεπιθύμητους ήχους, μειώνοντας την αντήχηση και δημιουργώντας ένα πιο ήσυχο περιβάλλον. Ο φελλός είναι ιδιαίτερα δημοφιλής για την ηχοαπορροφητική του ικανότητα και την οικολογική του φύση. Τα ακουστικά διαχωριστικά χρησιμοποιούνται σε γραφεία, σχολεία και οικιακούς χώρους και είναι είτε φορητά είτε σταθερά.
Υλικά ηχοαπορρόφησης χαμηλών ακουστικών συχνοτήτων (μικρότερων των 150 Hz)
Οι ήχοι χαμηλών συχνοτήτων ανακλώνται περισσότερο σε κλειστούς χώρους με αποτέλεσμα την παραμόρφωση του τελικού ήχου και τη δυσκολία στην κατανόηση λόγου, ενώ διεγείρουν και τα διάφορα στοιχεία του χώρου, που μετατρέπονται σε δευτερογενείς πηγές θορύβου. Για την ηχοαπορρόφηση των ηχητικών κυμάτων χαμηλών συχνοτήτων χρησιμοποιούνται ειδικές διατάξεις, όπως οι απορροφητές μεμβράνης, οι συνηχητές Helmholtz και οι ηχοαπορροφητές λ/4. Οι απορροφητές μεμβράνης αποτελούνται από μια μεμβράνη σε απόσταση από την επιφάνεια του τοίχου ή της οροφής του χώρου. Το κενό πίσω από τη μεμβράνη, συνήθως, περιλαμβάνει ηχοαπορροφητικό υλικό. Οι συχνότητες που απορροφά εξαρτώνται από τη μάζα της μεμβράνης, το μήκος του διάκενου χώρου πίσω από αυτήν και το είδος του ηχοαπορροφητικού υλικού, που χρησιμοποιείται. Οι συνηχητές Helmholtz τοποθετούνται συνήθως στους τοίχους ή στις οροφές και αποτελούνται από ένα κουτί, τοποθετημένο σε απόσταση από την επιφάνεια του τοίχου με διάτρητες οπές στην πλευρά προς το εσωτερικό του δωματίου. Οι συνηχητές τύπου Helmholtz βασίζονται στις απώλειες της τριβής της μάζας του αέρα, που ταλαντώνεται στα στόμια των οπών της διάτρητης πλευράς του κουτιού καθώς τα ηχητικά κύματα προσπίπτουν σ’ αυτήν.
Προσθέτοντας απορροφητικό υλικό μέσα στην κοιλότητα, αυξάνεται το εύρος ζώνης του φάσματος απορρόφησης, αλλά ταυτόχρονα μειώνεται ο συντελεστής απορρόφησης στη συχνότητα σχεδιασμού. Το πλεονέκτημα των συνηχητών Helmholtz είναι ότι γενικά χαρακτηρίζονται από υψηλό συντελεστή απορρόφησης, αλλά ταυτόχρονα από πολύ στενό φάσμα λειτουργίας. Οι ηχοαπορροφητές λ/4 αποτελούν την απλούστερη διάταξη και βασίζονται στο φαινόμενο της τριβής των μορίων του αέρα με πορώδες υλικό, όταν αυτά έχουν αποκτήσει τη μέγιστη ταχύτητα ταλάντωσης, που συμβαίνει στο ¼ του μήκους κύματος λ. Η διάταξη αποτελείται από ένα κλειστό κουτί πλάτους ίσου με λ/4 με πολλες εγκάρσιες ξύλινες λεπίδες ενδιάμεσα. Απαιτείται μεγάλος “χώρος” για να απορροφηθεί ικανοποιητικά το ηχητικό κύμα της κάθε συχνότητας, αφού για τη συχνότητα των 80 Hz ο απορροφητής θα πρέπει να έχει βάθος 1,10 m.
Διάχυση ηχητικών κυμάτων
Η διάχυση ήχου σε κλειστούς χώρους γίνεται μέσω της διασποράς των ηχητικών κυμάτων σε πολλές κατευθύνσεις, μειώνοντας τη στάθμη ενέργειας των ανακλώμενων κυμάτων και δημιουργώντας ένα πιο ομοιογενές ακουστικό περιβάλλον. Αυτή η τεχνική εφαρμόζεται κυρίως για τη διαχείριση των ηχητικών κυμάτων χαμηλών συχνοτήτων και περιλαμβάνει αφενός τον γενικότερο αρχιτεκτονικό σχεδιασμό και αφετέρου εξειδικευμένες μεθόδους, όπως τη χρήση ειδικών ηχοπροσταυτευτικών πετασμάτων. Ο γενικότερος αρχιτεκτονικός σχεδιασμός στοχεύει στη δημιουργία κυρτών ή ανισότροπων επιφανειών, ενισχύοντας τη διάχυση του ήχου. Στους τοίχους και στις οροφές δημιουργούνται ανώμαλες επιφάνειες με κονιάματα ή με τη χρήση ηχοαπορροφητικών υφασμάτων και στα δάπεδα τοποθετούνται μοκέτες ή πλακίδια με ανώμαλη επιφάνεια. Επιπλέον ο χώρος ενσωματώνει στοιχεία διακόσμησης και έπιπλα που σχηματίζουν κυρτές επιφάνειες στις γωνίες και στις προεξοχές των δοκών, των τοίχων και των υποστυλωμάτων.
Ελαστικά υλικά με προεξοχές τοποθετούνται στις ακμές των δοκών που διαχέουν στον χώρο κύματα χαμηλών συχνοτήτων. Έτσι, τα κύματα ανακλώνται απευθείας και δεν συγκεντρώνονται σε σημεία στον χώρο. Τα ηχοπροσταυτευτικά πετάσματα είναι προκατασκευασμένα στοιχεία με πιστοποιημένες ιδιότητες και πιο ελεγχόμενο ακουστικό αποτέλεσμα, ενώ συχνά έχουν και ηχοαπορροφητικές ιδιότητες. Αποτελούνται από επιφάνειες ή αντικείμενα σχεδιασμένα να διασπείρουν τα ηχητικά κύματα. Συνήθως έχουν ανώμαλη ή πορώδη επιφάνεια με ή χωρίς προεξοχές. Οι προεξοχές κατασκευάζονται από ξύλο ή πλαστικό και έχουν τη μορφή πρισμάτων ή σφαιρών διαφορετικών διαστάσεων τοποθετημένων σε μικρή απόσταση μεταξύ τους. Συχνά, στις οροφές σχηματίζουν κυρτές κυματοειδείς επιφάνειες, που εξασφαλίζουν τη διάχυση των ηχητικών κυμάτων.
Ανακλαστικά υλικά
Τα ανακλαστικά υλικά διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην ακουστική, στην καθοδήγηση του ήχου στον τελικό ακροατή. Χρησιμοποιούνται κυρίως για τον έλεγχο των ανακλάσεων του ήχου και τοποθετούνται σε συγκεκριμένες θέσεις, ώστε ο ήχος να φτάνει στον ακροατή, μειώνοντας την αντήχηση και δημιουργώντας ένα ομοιογενές ακουστικό περιβάλλον. Συνήθως είναι σκληρά και λεία υλικά, όπως συμπαγές ξύλο, μέταλλο και γυαλί, τα οποία δεν απορροφούν τον ήχο αλλά τον επιστρέφουν στον χώρο και τοποθετούνται στους τοίχους και στην οροφή.
Ηχομονωτικά υλικά
Η ηχομόνωση βασίζεται στις τρεις κύριες αρχές: στη μάζα, στην απόσβεση και στην απομόνωση. Η αύξηση της μάζας των υλικών συμβάλλει στην αλλαγή της ιδιοσυχνότητας των στοιχείων, ώστε να μη διεγείρονται από τα ακουστικά κύματα κυρίως χαμηλών συχνοτήτων του χώρου, λειτουργώντας ως δευτερογενείς πηγές κτυπογενούς ήχου / θορύβου. Συνεπώς, με την αύξηση του πάχους της τοιχοποιίας ή της γυψοσανίδας και την ήλωση επιπλέον φύλλου γυψοσανίδας σε υφιστάμενο φύλλο είναι δυνατόν να μειωθεί η μεταφορά ηχητικών κυμάτων χαμηλών συχνοτήτων μέσω του τοίχου. Με την αύξηση της μάζας αυξάνεται η πυκνότητα του δομικού στοιχείου ανά μέτρο επιφανείας, ώστε να απορροφά και να διαχέει τα ηχητικά κύματα, ειδικά εκείνα των χαμηλών συχνοτήτων, τα οποία έχουν μεγαλύτερα μήκη κύματος και είναι πιο δύσκολο να απομονωθούν με ελαφρά υλικά.
Επιπλέον, μειώνεται η μετάδοση κραδασμών, προκαλούμενων από τα ηχητικά κύματα μέσω του δομικού στοιχείου και αποτρέπεται η διείσδυση ηχητικών κυμάτων μέσω του τοίχου, αφού απαιτείται ηχητικό κύμα με μεγαλύτερη ενέργεια για να τους διαπεράσει. Η ηχομονωτική ικανότητα ενός στοιχείου δεν αυξάνεται γραμμικά με την αύξηση της μάζας, η οποία ενδέχεται να συνεπάγεται αύξηση της δυσκαμψίας του (π.χ. αύξηση πάχους υαλοπίνακα) και της ιδιοσυχνότητάς του. Έτσι, το στοιχείο μεταφέρει ευκολότερα κραδασμούς, μειώνεται η ηχομονωτική του ικανότητα και ενδέχεται να παρατηρηθούν, ανάλογα με το φάσμα του ήχου, φαινόμενα συντονισμού.
Η αύξηση της απόσβεσης επιτυγχάνεται με την τοποθέτηση των ηχοαπορροφητικών υλικών και πετασμάτων που προαναφέρθηκαν στην πλευρά του τοίχου, από την οποία παράγεται ο θόρυβος. Όταν αυτό δεν είναι δυνατόν, τότε σχηματίζεται δικέλυφη τοιχοποιία με διάκενο, το οποίο συμπληρώνεται με πετροβάμβακα ή υαλοβάμβακα. Σ’ αυτήν την περίπτωση παρεμβάλλεται στην πίσω μεριά του τοίχου προς τη μεριά του θορύβου μια στρώση ηχομονωτικής μεμβράνης EPDM, με στόχο την απόσβεση της ταλάντωσής του λόγω της ηχητικής διέγερσης.
Οι ηχομονωτικές μεμβράνες από συνθετικό καουτσούκ (EPDM) χρησιμοποιούνται και στα ηχομονωτικά δάπεδα για να απομονώσουν το δάπεδο του ορόφου από την πλάκα του φέροντος οργανισμού. Για την απομόνωση δομικών στοιχείων και την αποφυγή μεταφοράς κτυπογενούς ήχου τοποθετούνται ελαστικοί σύνδεσμοι, προκειμένου να απορροφούν τους κραδασμούς και να αποτρέπουν τη μετάδοση των ηχητικών κυμάτων μέσω των κατασκευών. Τέλος, στα ηχομονωτικά κουφώματα με πολλαπλούς υαλοπίνακες, τοποθετείται ένα στρώμα από ελαστικό υλικό στο μεταξύ τους διάκενο με στόχο την απομόνωση των υαλοπινάκων.
του ήχου από την ηχητική πηγή στον ακροατή και την απομείωση του θορύβου.
Επίλογος
Συμπερασματικά, τα ηχομονωτικά υλικά παίζουν καθοριστικό ρόλο στη βελτίωση της ηχητικής άνεσης και της ποιότητας του ήχου σε διάφορους χώρους. Η σωστή επιλογή και τοποθέτησή τους μπορεί να μειώσει την αντήχηση και τον θόρυβο, δημιουργώντας ένα πιο ήρεμο και ευχάριστο ακουστικό περιβάλλον.
Παρουσίαση: ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΞΕΝΟΣ, πολιτικός μηχανικός Α.Π.Θ., δρ Πανεπιστημίου Γλασκόβης
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
• Long M., Architectural acoustics, εκδ.Academic Press, 2014.
• Cox T., D’Antonio P., Acoustic absorbers and diffusers, εκδ. DOM Publishers, 2020.
• Παπανικολάου Γ., Ηλεκτρακουστική, εκδ.University Studio Press, 2005.
• Ευθυμιάτος Δ., Ακουστική & κτιριακές εφαρμογές: θεωρία και πράξη, εκδ. Παπασωτηρίου, 2007.
• https://acousticalsolutions.com/what-is-sound-diffusion
• https://www.acousticalsurfaces.com/blog/acoustics-education/soundproofing-flooring
